【英飞凌PSOC 4000T DIY】3、液位监测之MQTT

为了将检测到的液位数据发送出去，做了下面这个扩展板

主要的作用是分别连接套件中的开发板和扩展板，并通过搭载的WIFI模块用MQTT协议将数据发送的物联网平台

整体连接示意图：



实物图：



一、MQTT平台准备
采用巴法云，地址https://bemfa.com/

1、每一个用户平台都会分配个ClientID，后面会用到



2、新建MQTT设备云

按照巴法云规范标准，后3位为004，代表设备为传感器

平台准备完毕

二、软件准备

程序在液位检测例程上修改，液位检测的部分不再描述。


所用WIFI模块为WF24，和MCU UART(P2.2 P2.3)连接。

1、UART初始化

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 /* Configure and enable the UART peripheral */

    Cy_SCB_UART_Init(scb_0_HW, &scb_0_config, &CYBSP_UART_context);

    Cy_SCB_UART_Enable(scb_0_HW);



    /* 配置 UART 中断 */

     Cy_SysInt_Init(&UART_IRQ_cfg, UART_InterruptHandler);

     NVIC_EnableIRQ(UART_IRQ_cfg.intrSrc);  // 使能 NVIC 中断



     // 当 RX FIFO 非空时启用 UART RX 中断

     Cy_SCB_SetRxInterruptMask(scb_0_HW , CY_SCB_RX_INTR_NOT_EMPTY);





     // 当 TX FIFO 未满时启用 UART TX 中断

     Cy_SCB_SetTxInterruptMask (scb_0_HW ,CY_SCB_TX_INTR_LEVEL);





    /* Enable global interrupts */

    __enable_irq();

初始化UART，并启用RX中断，RX中断处理函数UART_InterruptHandler。

2、RX中断处理函数UART_InterruptHandler

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static void UART_InterruptHandler(void)

{

    /* 检查是否 RX FIFO 非空 */

    if (Cy_SCB_GetRxInterruptStatusMasked(scb_0_HW) & CY_SCB_UART_RX_NOT_EMPTY)

    {

        /* 读取接收到的数据 */

        uint8_t rxData = Cy_SCB_UART_Get(scb_0_HW);



        /* 存入缓冲区（可改为环形缓冲区） */

        if (rxCount < RX_BUFFER_SIZE)

        {

            rxBuffer[rxCount++] = rxData;

        }



        /* 可选：检查结束符（如 '\n'） */

        if (rxData == '\n'&&rxCount>2)

        {

            // 可以设置标志位通知主循环



                atResponseReady=true;

        }



    }



    /* 清除中断标志 */

    Cy_SCB_ClearRxInterrupt(scb_0_HW, CY_SCB_UART_RX_NOT_EMPTY);

}

当接收数据最后一位为回车，设置接收完成标志为true，用于主循环处理。

3、主循环处理

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if(atResponseReady)

{

              uartRxProcessHandler();

               rxCount=0;

               atResponseReady=false;

}

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void uartRxProcessHandler(void)

{

if(strstr(rxBuffer,"on")!= NULL){

                Cy_GPIO_Write(CYBSP_LED3_PORT ,CYBSP_LED3_PIN,1);

                enCapSense=true;

        }

        else if(strstr(rxBuffer,"off")!= NULL)

        {

                Cy_GPIO_Write(CYBSP_LED3_PORT ,CYBSP_LED3_PIN,0);

        }

        memset(rxBuffer,0,sizeof(rxBuffer));

}

接收到含有on的字符串，点灯并使能液位监测
4、main函数中水位监测处理

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if(enCapSense)

            {

            uint32_t level_w_FR, level_wo_FR;



        /* Scan the normal Liquid Level Widget */

            Cy_CapSense_ScanWidget(CY_CAPSENSE_LIQUIDLEVEL0_WDGT_ID, &cy_capsense_context);

        /* Wait until the scan is finished */

        while(Cy_CapSense_IsBusy(&cy_capsense_context)) {}



        /* Scan the Foam Rejection Widget */

        Cy_CapSense_ScanWidget(CY_CAPSENSE_LIQUIDLEVEL0_FR_WDGT_ID, &cy_capsense_context);

        /* Wait until the scan is finished */

        while(Cy_CapSense_IsBusy(&cy_capsense_context)) {}



        /* Process all th widgets */

        Cy_CapSense_ProcessAllWidgets(&cy_capsense_context);



        /* Send capsense data to the Tuner */

        //Cy_CapSense_RunTuner(&cy_capsense_context);



        /* store the liquid level before and after foam rejection */

        level_wo_FR = CY_CAPSENSE_LIQUIDLEVEL0_PTRPOSITION_VALUE->x;

        level_w_FR = CY_CAPSENSE_LIQUIDLEVEL0_FR_PTRPOSITION_VALUE->x;



        sprintf(cmd,"AT+MQTTPUBRAW=WATER004,%d,0,0",getDigits(level_wo_FR)+2);

        Send_AT_Command(cmd, response, AT_TIMEOUT_MS);

        sprintf(cmd,"%ld",level_wo_FR);

        Send_AT_Command(cmd, response, AT_TIMEOUT_MS);



        /* keep the compiler happy */

        (void)level_wo_FR;

        (void)level_w_FR;

                enCapSense=false;

            }

液位监测标志使能状态，获取level_wo_FR 。通过以下AT指令发送出去

        sprintf(cmd,"AT+MQTTPUBRAW=WATER004,%d,0,0",getDigits(level_wo_FR)+2);
        Send_AT_Command(cmd, response, AT_TIMEOUT_MS);
        sprintf(cmd,"%ld",level_wo_FR);
        Send_AT_Command(cmd, response, AT_TIMEOUT_MS);


5、发送AT指令

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bool Send_AT_Command(const char* atCommand, char* response, uint16_t timeout_ms) {

    /* 清空缓冲区 */

    memset(rxBuffer, 0, RX_BUFFER_SIZE);

    rxCount = 0;

    atResponseReady = false;



    /* 发送 AT 指令（带换行符） */

    Cy_SCB_UART_PutString(scb_0_HW, atCommand);

    Cy_SCB_UART_PutString(scb_0_HW, "\r\n"); // 添加结束符



    /* 等待响应 */

    Cy_SysLib_Delay(timeout_ms);



    /* 返回响应内容 */

    strcpy(response, rxBuffer);

    return true;

}

6、MQTT初始化

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 //WIFI模块RESET

  Send_AT_Command("AT+RST", response, AT_TIMEOUT_MS);



  //WIFI连接

    if (Send_AT_Command("AT+CWSTATE?", response, AT_TIMEOUT_MS)) {

                if (strstr(rxBuffer, "+CWSTATE:2") == NULL)

                {

                    Send_AT_Command("AT+CWJAP=ssid,password", response, AT_TIMEOUT_MS);

                }

    }



   //发送clientid，其中的clientid要替换成自己的

    Send_AT_Command("AT+MQTTLONGCLIENTID=1892ce3cc45c4xxxxxxxxxxxxxxxx7", response, AT_TIMEOUT_MS);



   //连接巴法云

    Send_AT_Command("AT+MQTTCONN=bemfa.com,9501,0", response, AT_TIMEOUT_MS);



  //发布WATER004主题登录指令

    Send_AT_Command("AT+MQTTPUBRAW=WATER004/up,7,0,0", response, AT_TIMEOUT_MS);

    Send_AT_Command("**n", response, AT_TIMEOUT_MS);



  //订阅WATER004

    Send_AT_Command("AT+MQTTSUB=WATER004,0", response, AT_TIMEOUT_MS);



  //发布一条数据用于测试

    Send_AT_Command("AT+MQTTPUBRAW=WATER004,4,0,0", response, AT_TIMEOUT_MS);

    Send_AT_Command("25", response, AT_TIMEOUT_MS);

三、运行

wifi模块初始化成功，并且mqtt连接成功，绿灯亮


通过巴法云APP，可以搜到WATER004,连接后可以设置为"液位监测"方便使用，可以看到测试数据25cm已经显示出来
点击进去，显示如下：

可以按这个按钮控制LED亮，使能液位监测标志，MCU会采集一次数据，并通过MQTT发送数据，这时手机APP显示的数据随之改变。

MCU发给WIFI模块日志：


WIFI模块发给MCU日志：



MQTT+CapSense的潜在使用场景：
1、远程鱼缸水位监测

2、远程降雨量测量


3、农田灌溉优化


4、洪灾灾害易发区监控

...

在 Arduino IDE 中，可以使用 PubSubClient 库来实现 MQTT 功能。